JP2016001817A - 無線中継装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの通信回路の同時送信による消費電流のピークを抑えることができることができるとともに、通信の遅延を抑制できる無線中継装置を提供する。【解決手段】第２マスタ装置２０から第２ビーコンが送信される期間の直前の期間においてマスタ通信回路３１から第１ビーコンが送信されるため、第１ビーコンと第２ビーコンとが互いに同期し、かつ、近接したタイミングで送信される。マスタ通信回路３１及びスレーブ通信回路３２の一方が送信を行う期間において、送信を行う一方の通信回路における単位通信期間と、送信を休止する他方の通信回路における単位通信期間とがほぼ一致することとなり、一方の通信回路の送信が、他方の通信回路における複数の単位通信期間にまたがって行われない。そのため、一方の通信回路が１つの単位通信期間で送信を行うために、他方の通信回路における複数の単位通信期間を送信休止状態にしなくてもよい。【選択図】図１

Description

本発明は、マスタ装置が一定間隔で送信するビーコンを用いてマスタ装置とスレーブ装置とが無線通信を行う２つの無線ネットワーク間の通信を中継する無線中継装置に係り、特に無線通信に伴う消費電力の低減を図った無線中継装置に関するものである。

近年、様々な電子機器に無線機能が搭載されており、異なる無線ネットワークの境界で無線ネットワーク間の通信を中継する機能を持った無線中継装置が広く利用されている。無線Ｗｉ−ＦｉやＢｌｕｅｔｈｏｏｔｈ（商標）など通信方式による無線ネットワークは、通常、マスタ装置の制御のもとで１以上のスレーブ装置とマスタ装置が無線通信を行うように構成されている。このような無線ネットワークに用いられる無線中継装置は、一方の無線ネットワークに対してマスタ装置として動作するとともに、他方の無線ネットワークに対してスレーブ装置として動作する。

しかしながら、上記の無線中継装置においては、スレーブ装置として動作する場合にマスタ装置から信号が送信されるタイミングと、マスタ装置として動作する場合にスレーブ装置へ信号を送信するタイミングとが重なってしまい、通信の衝突を生じることがある。そこで、下記の特許文献１に記載される無線中継装置は、マスタ装置となる他の電子装置から送信されたパケットによってマスタ装置に同期したタイミングを検出し、当該検出したタイミングと基準クロックとの差を補正値として算出する。スレーブ装置となる他の電子装置と通信する場合、この算出した補正値に基づいて補正したタイミングで通信を行うことにより、上記のような通信の衝突が防止される。

特開２００５−１８４１９３号公報

ところで、昨今ではモバイルＷｉ−Ｆｉルータのように電池で動作する可搬型の無線中継装置が多く利用されるようになってきており、電池の長寿命化と小型化が求められている。無線中継装置の消費電流は主として通信動作によるものであるが、特に送信時の消費電流が最も大きい。そのため、マスタ装置として動作可能な通信回路とスレーブ装置として動作可能な通信回路とを別個に備えている無線中継装置の場合、２つの通信回路が同時に送信を行うと、消費電流のピークが非常に大きくなってしまう。

電池の容量は、放電電流のピークにおいて電圧降下が許容範囲内に収まるように設定する必要があるため、放電電流のピークが大きくなるほど電池容量を大きくしなくてはならない。また、一般に電池は放電電流が一定の状態で最大の電力を取り出せることが知られており、パルス状の放電電流が流れる場合には、放電電流のピークが大きくなるほど、同じ電池残量でも取り出せる電力が小さくなる傾向がある。このように、電池の放電電流のピークが大きいほど電池容量を大きくしなければならないため、無線中継装置の２つの通信回路において同時に送信を行う状態は回避することが望ましい。

他方、マスタ装置とスレーブ装置によって構成される無線ネットワークにおいては、一般にマスタ装置が定期的にビーコンを送信することによって通信が制御される。そのため、無線中継装置においてマスタ装置として動作する一方の通信回路は、他の機器（スレーブ装置）へ定期的にビーコンを送信し、スレーブ装置として動作する他方の通信回路は、他の機器（マスタ装置）からのビーコンを定期的に受信する。マスタ装置として動作する一方の通信回路がビーコンや他の信号を送信する場合には、スレーブ装置として動作する他方の通信回路が送信を行わないようにすることが望ましい。

また、ビーコンを用いたデータ通信の場合、一般にビーコンとビーコンとの間の単位通信期間毎にどのデータを優先して送信するかが決定されている。そのため、２つの通信回路における単位通信期間が互いに同期していないと、例えば一方の通信回路において送信を行っている途中で他方の通信回路の単位通信期間が新たに開始するような状況が生じ易くなる。その場合、他方の通信回路では２つの単位通信期間に渡って送信動作を休止しなくてはならず、通信の遅延が生じ易くなるという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、２つの通信回路の同時送信による消費電流のピークを抑えることができることができるとともに、通信の遅延を抑制できる無線中継装置を提供することにある。

上述した従来技術の問題点を解決し、上述した目的を達成するために、本発明の無線中継装置は、第１マスタ装置の送信及び受信のタイミングに関する情報を含んだ第１ビーコンを前記第１マスタ装置から第１スレーブ装置へ繰り返し送信するように構成された第１無線ネットワークと、第２マスタ装置の送信及び受信のタイミングに関する情報を含んだ第２ビーコンを前記第２マスタ装置から第２スレーブ装置へ繰り返し送信するように構成された第２無線ネットワークとの間の通信を中継する無線中継装置であって、前記第１無線ネットワークの前記第１マスタ装置として通信を行うマスタ通信回路と、前記第２無線ネットワークの前記第２スレーブ装置として通信を行うスレーブ通信回路と、前記スレーブ通信回路において前記第２ビーコンが受信された場合、前記第２マスタ装置による前記第２ビーコンの送信タイミングの情報を当該受信された第２ビーコンから取得し、当該取得した送信タイミングの情報に基づいて、前記第２マスタ装置から前記第２ビーコンが送信される期間の直前に前記マスタ通信回路から前記第１ビーコンを送信する制御回路とを有する。前記制御回路は、前記マスタ通信回路及び前記スレーブ通信回路の一方が送信を行う期間において他方の送信動作を休止する。

上記の構成によれば、前記第２マスタ装置から前記第２ビーコンが送信される期間の直前に前記マスタ通信回路から前記第１ビーコンが送信されるため、前記第１ビーコンと前記第２ビーコンとが互いに同期し、かつ、近接したタイミングで送信される。これにより、前記マスタ通信回路及び前記スレーブ通信回路の一方が送信を行う期間において、送信を行う一方の通信回路におけるビーコンとビーコンとの間の単位通信期間と、送信を休止する他方の通信回路におけるビーコンとビーコンとの間の単位通信期間とがほぼ重なる。そのため、前記一方の通信回路の送信が、前記他方の通信回路における複数の前記単位通信期間にまたがって行われなくなる。その結果、前記一方の通信回路が１つの前記単位通信期間で送信を行うために、前記他方の通信回路における複数の前記単位通信期間を送信休止状態にしなくてもよくなる。従って、前記マスタ通信回路及び前記スレーブ通信回路の同時送信による消費電流のピークが抑えられるとともに、通信の遅延が抑制される。

好適に、前記制御回路は、前記第２マスタ装置へ送信すべきスレーブ側送信データを前記スレーブ通信回路が保持している場合、前記マスタ通信回路における送受信の動作を一時的に休止するマスタ通信休止状態へ移行することを通知する前記第１ビーコンを前記マスタ通信回路から送信し、前記マスタ通信回路が前記マスタ通信休止状態にあるとき、前記スレーブ側送信データに応じた無線信号を前記スレーブ通信回路から前記第２マスタ装置へ送信してよい。
上記の構成によれば、前記スレーブ通信回路において送信が行われる際に、前記マスタ通信回路の送受信動作が休止されるため、前記マスタ通信回路と前記スレーブ通信回路の同時送信が防止される。また、前記マスタ通信回路の受信動作の休止によって消費電流が更に低減される。

好適に、前記制御回路は、前記第１スレーブ装置へ送信すべきマスタ側送信データを前記マスタ通信回路が保持している場合、前記スレーブ通信回路からの無線信号の送信を一時的に休止するスレーブ送信休止状態へ移行してよく、前記スレーブ通信回路が前記スレーブ送信休止状態にあるとき、前記マスタ側送信データに応じた無線信号を前記マスタ通信回路から前記第１スレーブ装置へ送信してよい。
上記の構成によれば、前記マスタ通信回路において送信が行われる際に、前記スレーブ通信回路の送信動作が休止されるため、前記マスタ通信回路と前記スレーブ通信回路の同時送信が防止される。

好適に、前記制御回路は、前記スレーブ通信回路において受信された前記第２ビーコンに前記第２マスタ装置の通信動作を間欠的に休止するタイミングを示す休止情報が含まれている場合、当該休止情報が示すタイミングに合わせて前記スレーブ通信回路の動作を間欠的に休止してよく、当該休止情報が示すタイミングと異なるタイミングで前記マスタ通信回路の動作を間欠的に休止してよい。また、前記制御回路は、前記マスタ通信回路において送信又は受信を行う場合には、前記スレーブ通信回路の動作休止期間に行ってよく、前記スレーブ通信回路において送信を行う場合には、前記マスタ通信回路の動作休止期間に行ってよい。
上記の構成によれば、前記第２マスタ装置の間欠動作に合わせて前記スレーブ通信回路の通信動作が間欠的に休止するタイミングとは異なるタイミングで、前記マスタ通信回路の通信動作が間欠的に休止する。そして、前記マスタ通信回路の送信又は受信が前記スレーブ通信回路の動作休止期間に行われ、前記スレーブ通信回路の送信が前記マスタ通信回路の動作休止期間に行われる。これにより、前記マスタ通信回路及び前記スレーブ通信回路の一方の動作休止期間を有効に利用して他方の送信動作が行われるため、通信の遅延が抑制される。

好適に、前記制御回路は、前記第１スレーブ装置がスリープ状態から復帰して受信するＤＴＩＭ（ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｔｒａｆｆｉｃ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｓｓａｇｅ）としての前記第１ビーコンの送信間隔を、前記第２マスタ装置へ送信すべきスレーブ側送信データが前記スレーブ通信回路に保持されている場合に長くしてよく、前記スレーブ側送信データが前記スレーブ通信回路に保持されていない場合に短くしてよい。
上記の構成によれば、前記スレーブ側送信データが前記スレーブ通信回路に保持されている場合に、ＤＴＩＭとしての前記第１ビーコンの送信間隔が長くなるため、前記スレーブ通信回路から前記２マスタ装置への送信が完了する前に、前記第１スレーブ装置から前記マスタ通信回路にデータが送信される可能性が低くなる。よって、前記マスタ通信回路と前記スレーブ通信回路が同時に動作する可能性が低くなり、消費電流のピークを抑えることができる。

本発明によれば、２つの通信回路の同時送信による消費電流のピークを抑えることができることができるとともに、通信の遅延を抑制できる。

図１は、本発明の実施形態に係る無線中継装置を含んだ無線通信システムの一例を示す図である。 図２は、本発明の実施形態に係る無線中継装置の構成の一例を示す図である。 図３は、第１の実施形態に係る無線中継装置の通信動作を説明するための図である。図３Ａはマスタ通信回路の通信動作を示し、図３Ｂはスレーブ通信回路の通信動作を示す。 図４は、第１ビーコンと第２ビーコンのタイミングが同期していない場合の通信動作を説明するための図である。図４Ａはマスタ通信回路の通信動作を示し、図４Ｂはスレーブ通信回路の通信動作を示す。 図５は、本発明の実施形態に係る無線中継装置においてビーコンの送信タイミングの設定並びに休止状態の設定に関わる処理を説明するためのフローチャートである。 図６は、休止状態の設定処理を説明するためのフローチャートである。 図７は、単位通信期間ごとに反復されるマスタ通信回路の通信処理について説明するためのフローチャートである。 図８は、単位通信期間ごとに反復されるスレーブ通信回路の通信処理について説明するためのフローチャートである。 図９は、第２の実施形態に係る無線中継装置における間欠動作の設定処理を説明するためのフローチャートである。 図１０は、第２の実施形態に係る無線中継装置の通信動作を説明するための図である。図１０Ａはマスタ通信回路の通信動作を示し、図１０Ｂはスレーブ通信回路の通信動作を示し、図１０Ｃは第２マスタ装置の通信動作を示す。 図１１は、マスタ通信回路において間欠動作を行わない場合の通信動作を説明するための図である。図９Ａはマスタ通信回路の通信動作を示し、図９Ｂはスレーブ通信回路の通信動作を示す。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の実施形態に係る無線中継装置３０を含んだ無線通信システムの一例を示す図である。図１に示す無線通信システムは、第１無線ネットワーク１と、第２無線ネットワーク２と、無線中継装置３０を有する。第１無線ネットワーク１及び第２無線ネットワーク２は、例えば無線Ｗｉ−ＦｉやＢｌｕｅｔｈｏｏｔｈ（商標）、ＺｉｇＢｅｅ（商標）などの通信方式により無線通信を行う通信ネットワークであり、それぞれマスタ装置とスレーブ装置を含む。第１無線ネットワーク１及び第２無線ネットワーク２は、マスタ装置が１つ（若しくは複数の）スレーブ装置へ定期的にビーコンを送信することによって通信を制御するように構成されている。マスタ装置が送信するビーコンには、例えば、ネットワークの識別ＩＤ（ＥＳＳＩＤなど）や、スレーブ装置宛の送信データの有無を示す情報、ビーコンの送信タイミング（次のビーコンまでの間隔）を示す情報、スレーブ装置がサポートすべき通信速度などの情報が含まれる。

無線中継装置３０は、第１無線ネットワーク１において第１マスタ装置として通信を行うマスタ通信回路３１と、第２無線ネットワーク２において第２スレーブ装置として通信を行うスレーブ通信回路３２を有する。第１マスタ装置としてのマスタ通信回路３１は、第１無線ネットワーク１の第１スレーブ装置１０へ定期的に第１ビーコンを送信し、第１スレーブ装置１０との間でデータの送受信を行う。第２スレーブ装置としてのスレーブ通信回路３２は、第２無線ネットワーク２の第２マスタ装置２０から定期的に第２ビーコンを受信し、第２マスタ装置２０との間でデータの送受信を行う。

無線中継装置３０は、例えば図１に示すように電池３４を搭載しており、マスタ通信回路３１及びスレーブ通信回路３２は電池３４から供給される電源に基づいて通信を行う。

図２は、本発明の実施形態に係る無線中継装置３０の構成の一例を示す図である。無線中継装置３０は、例えば図２に示すように、マスタ通信回路３１と、スレーブ通信回路３２と、制御回路３３を有する。

図２の例において、マスタ通信回路３１は、送信回路３１１と、受信回路３１２と、通信データ処理回路３１３と、通信データバッファメモリ３１４を有する。送信回路３１１は、通信データ処理回路３１３から供給される送信信号に対して周波数変換や変調、電力増幅等の信号処理を施し、アンテナから無線信号として送信する。受信回路３１２は、アンテナにおいて受信された無線信号に対して増幅、変調、周波数変換等の信号処理を施し、受信信号として通信データ処理回路３１３に出力する。通信データ処理回路３１３は、通信データバッファメモリ３１４に保持される送信待ちのデータ（マスタ側送信データ）に対して符号化処理やパケット化処理、変調処理などのベースバンド処理を施し、送信信号として送信回路３１１に供給する。また、通信データ処理回路３１３は、受信回路３１２から出力される受信信号に対して復調処理や復号化処理、パケット抽出処理などのベースバンド処理を施し、受信結果のデータとして通信データバッファメモリ３１４に格納する。

また図２の例において、スレーブ通信回路３２は、送信回路３２１と、受信回路３２２と、通信データ処理回路３２３と、通信データバッファメモリ３２４を有する。送信回路３２１，受信回路３２２，通信データ処理回路３２３，通信データバッファメモリ３２４の動作は、上述した送信回路３１１，受信回路３１２，通信データ処理回路３１３，通信データバッファメモリ３１４と同様である。

制御回路３３は、無線中継装置の全体的な動作を統括的に制御する回路であり、例えばプログラムに従って動作するコンピュータや専用のロジック回路を含む集積回路（ＡＳＩＣなど）を用いて構成される。制御回路３３を構成するコンピュータや集積回路は、通信データ処理回路３１３や通信データ処理回路３２３の少なくとも一部の機能を含んでいてもよい。

例えば制御回路３３は、マスタ通信回路３１におけるビーコンの設定や、マスタ通信回路３１及びスレーブ通信回路３２における休止状態の設定を行う。
具体的には、制御回路３３は、スレーブ通信回路３２において第２マスタ装置２０（図１）からの第２ビーコンが受信された場合、第２マスタ装置２０による第２ビーコンの送信タイミングの情報を第２ビーコンから取得し、取得した送信タイミングの情報に基づいて、第２マスタ装置２０から第２ビーコンが送信される期間の直前の期間においてマスタ通信回路３１から第１ビーコンを送信する。すなわち、制御回路３３は、第１ビーコンと第２ビーコンの送信タイミングを互いに同期させ、かつ、第１ビーコンが第２ビーコンと近接したタイミングで送信されるようにする。

制御回路３３は、マスタ通信回路３１及びスレーブ通信回路３２の一方が送信を行う期間において、他方の送信動作を休止する。
具体的には、制御回路３３は、第２マスタ装置２０へ送信すべきデータ（スレーブ側送信データ）をスレーブ通信回路３２の通信データバッファメモリ３２４が保持している場合、マスタ通信回路３１における送受信の動作を一時的に休止するマスタ通信休止状態へ移行することを通知する第１ビーコンをマスタ通信回路３１から送信する。そして、制御回路３３は、マスタ通信回路３１がマスタ通信休止状態にあるとき、通信データバッファメモリ３２４のスレーブ側送信データに応じた無線信号をスレーブ通信回路３２の送信回路３２１から第２マスタ装置２０へ送信する。

また、制御回路３３は、第１スレーブ装置１０へ送信すべきデータ（マスタ側送信データ）をマスタ通信回路３１の通信データバッファメモリ３１４が保持している場合、スレーブ通信回路３２からの無線信号の送信を一時的に休止するスレーブ送信休止状態へ移行する。そして、制御回路３３は、スレーブ通信回路３２がスレーブ送信休止状態にあるとき、通信データバッファメモリ３１４のマスタ側送信データに応じた無線信号をマスタ通信回路３１の送信回路３１１から第１スレーブ装置１０へ送信する。

ここで、上述した構成を有する無線中継装置の動作について説明する。

図３は、本実施形態に係る無線中継装置３０の通信動作を説明するための図である。図３は、無線中継装置３０における消費電流の大きさの時間的な推移と通信動作とを関連付けて模式的に表したものであり、送信時（ＴＸ）に消費電流が最も大きくなり、受信動作時（ＲＸ)には消費電流が中程度の大きさとなり、休止状態において消費電流が最も小さくなっていることを表す。図３において斜線で示した期間は、ビーコンが送信若しくは受信されている期間を示す。また、図３における「ＡＣＫ１１」等は、受信側が送信元に対して送信する確認応答信号を示す。

図３Ｂにおいて示すように、スレーブ通信回路３２が受信する第２ビーコン（ＢＣ２１，Ｂｃ２２，…）は一定の時間間隔を有しており、この時間間隔は、マスタ通信回路３１が送信する第１ビーコン（ＢＣ１１，ＢＣ１２，…）と同じである。また、マスタ通信回路３１による第１ビーコン（ＢＣ１１，ＢＣ１２，…）の送信期間は、第２ビーコン（ＢＣ２１，Ｂｃ２２，…）に対して直前の期間となっている。スレーブ通信回路３２における送信（ＴＸ２１，ＴＸ２２）は、マスタ通信回路３１が休止状態のとき（ＩＭ１１）に行われ、マスタ通信回路３１における送信（ＴＸ１１）は、スレーブ通信回路３２の送信が休止状態のとき（ＢＣ２３〜Ｂ２４）に行われる。そのため、マスタ通信回路３１とスレーブ通信回路３２とにおいて同時に送信が行われることはない。

ビーコンとビーコンとの間の通信期間（以下、「単位通信期間」と記す場合がある。）は、マスタ通信回路３１とスレーブ通信回路３２とでほぼ一致している。そのため、一方の通信回路における１つの単位通信期間の中で送信が行われた場合、その送信は他方の通信回路における１つの単位通信期間の中にも含まれるようになり、一方の通信回路における送信の期間が長くなっても、他方の通信回路における１つの単位通信期間の範囲を超える状態は生じ難い。すなわち、他方の通信回路において単位通信期間ごとに設定される通信（送信）の休止状態を効率的に利用して、単独の通信回路による送信を行うことができる。

これに対し、図４は、第１ビーコンの第２ビーコンのタイミングが同期していない場合の通信動作を示す。図４の例では、第１ビーコンと第２ビーコンの間隔が異なっているため、両者の送信タイミングが単位通信期間ごとにずれている。また、マスタ通信回路の送信（ＢＣ１３，ＴＸ１１）とスレーブ通信回路の送信（ＴＸ２１，ＴＸ２２）とが重なっている。このような同時送信を防ぐためには、例えばマスタ通信回路における単位通信期間（ＢＣ１３〜ＢＣ１３）の通信を休止状態にしたり、スレーブ通信回路の送信（ＴＸ２１，ＴＸ２２）のタイミングを変更する必要がある。

しかしながら、図４に示す通信動作では、スレーブ通信回路における１つの単位通信期間が、マスタ通信回路における２つの単位通信期間にまたがっている。そのため、スレーブ通信回路における１つの単位通信期間で送信を行う場合、マスタ通信回路における２つの単位通信期間を休止状態にしなくてはならず、マスタ通信回路の送信が図３の通信動作と比較して１単位通信期間だけ余計に遅延してしまうことがある。また、マスタ通信回路における第１ビーコンの送信期間と重ならないようにスレーブ通信回路の送信タイミングを設定するため、スレーブ通信回路の送信を遅延させることが必要になる場合もある。
従って、マスタ通信回路３１とスレーブ通信回路３２とで単位通信期間がほぼ一致するように第１ビーコンと第２ビーコンの送信タイミングを同期させる図３の通信動作は、図４に示す通信動作との対比からも分かるように、２つの通信回路の同時送信を回避しつつ通信の遅延を抑制することができる。

無線中継装置のより詳細な動作について、図５〜図８に示すフローチャートを参照して説明する。

図５は、本発明の実施形態に係る無線中継装置においてビーコンの送信タイミングの設定並びに休止状態の設定に関わる処理を説明するためのフローチャートである。
制御回路３３は、スレーブ通信回路３２において第２マスタ装置２０からの第２ビーコンが受信されると（ＳＴ１００）、その第２ビーコンに含まれる情報から、次回の第２ビーコンの送信タイミングを検知する（ＳＴ１１０）。制御回路３３は、検知した送信タイミングに基づいて、第２ビーコンの送信期間の直前に第１ビーコンの送信期間を設定する（ＳＴ１２０）。例えば制御回路３３は、次回の第１ビーコンの送信タイミングに関する設定値を所定のレジスタ（第１ビーコン送信タイミング設定レジスタ）に書き込む。

次いで、制御回路３３は、マスタ通信回路３１における通信の間欠動作を設定する（ＳＴ１３０）。例えば制御回路３３は、間欠動作の条件（通信休止期間の長さと繰り返し間隔など）が設定された所定のレジスタ（マスタ間欠動作条件設定レジスタ）と、マスタ通信回路３１の間欠動作の状態が設定された所定のレジスタ（マスタ間欠動作状態レジスタ）とを参照して、次の単位通信期間におけるマスタ通信回路３１の間欠動作の状態（起動状態／休止状態）を決定し、その結果に基づいてマスタ間欠動作状態レジスタの設定値を更新する。

また、制御回路３３は、マスタ通信回路３１及びスレーブ通信回路３２における送信待ちデータの有無に応じて、次回の単位通信期間における休止状態を設定する（ＳＴ１４０）。

図６は、休止状態の設定処理（ＳＴ１４０：図５）を説明するためのフローチャートである。
スレーブ通信回路３２の通信データバッファメモリ３２４に送信待ちのデータ（スレーブ側送信データ）が有り（ＳＴ２００）、マスタ通信回路３１の通信データバッファメモリ３１４に送信待ちのデータ（マスタ側送信データ）が無い場合（ＳＴ２１０）、制御回路３３は、次回の単位通信期間におけるマスタ通信回路３１の通信動作を休止状態に設定する（ＳＴ２４０）。例えば制御回路３３は、マスタ通信回路３１の通信動作を休止状態に設定する所定のレジスタ（マスタ休止状態設定レジスタ）に所定のアサート値を書き込む。

他方、スレーブ通信回路３２の通信データバッファメモリ３２４にスレーブ側送信データが無く（ＳＴ２００）、マスタ通信回路３１の通信データバッファメモリ３１４にマスタ側送信データが有る場合（ＳＴ２２０）、制御回路３３は、次回の単位通信期間におけるスレーブ通信回路３２の送信動作を休止状態に設定する（ＳＴ２５０）。例えば制御回路３３は、スレーブ通信回路３２の送信動作を休止状態に設定する所定のレジスタ（スレーブ休止状態設定レジスタ）に所定のアサート値を書き込む。

スレーブ通信回路３２の通信データバッファメモリ３２４にスレーブ側送信データが有り（ＳＴ２００）、マスタ通信回路３１の通信データバッファメモリ３１４にもマスタ側送信データが有る場合（ＳＴ２１０）、制御回路３３は、次回の単位通信期間においてマスタ通信回路３１又はスレーブ通信回路３２の何れか一方の通信動作（送信動作）を休止状態に設定する（ＳＴ２３０）。例えば、制御回路３３は、マスタ間欠動作状態レジスタにおいてマスタ通信回路３１が休止状態に設定されている場合、マスタ通信回路３１のみを休止状態とする。

マスタ間欠動作状態レジスタにおいてマスタ通信回路３１が起動状態に設定されている場合、制御回路３３は、例えば乱数発生部が発生する乱数に基づいて休止状態とする通信回路（マスタ通信回路３１又はスレーブ通信回路３２）を決定してもよい。あるいは、制御回路３３は、マスタ通信回路３１及びスレーブ通信回路３２における通信遅延や通信レートの移動平均値をそれぞれ測定し、その測定結果に基づいて、休止状態とする通信回路を決定してもよい。

スレーブ通信回路３２の通信データバッファメモリ３２４にスレーブ側送信データが無く（ＳＴ２００）、マスタ通信回路３１の通信データバッファメモリ３１４にもマスタ側送信データが無い場合（ＳＴ２２０）、制御回路３３は、次回の単位通信期間においてマスタ通信回路３１及びスレーブ通信回路３２を何れも休止状態に設定しない。

図５に戻る。
間欠動作及び休止状態を設定すると（ＳＴ１３０，ＳＴ１４０）、制御回路３３は、第１ビーコン送信タイミング設定レジスタに書き込まれた設定値に基づいて第１ビーコンの送信タイミングを待ち（ＳＴ１５０）、送信タイミングに達したところで、マスタ通信回路３１から第１ビーコンを送信する（ＳＴ１６０）。マスタ間欠動作状態レジスタやマスタ休止状態設定レジスタにおいて休止状態となることが設定されている場合、制御回路３３は、第１スレーブ装置１０に対して休止状態を通知する情報を含んだ第１ビーコンをマスタ通信回路３１から送信する。

図７は、単位通信期間ごとに反復されるマスタ通信回路３１の通信処理について説明するためのフローチャートである。
マスタ間欠動作状態レジスタ又はマスタ休止状態設定レジスタにおいて休止状態となることが設定されている場合、制御回路３３は、マスタ通信回路３１を休止状態に設定する（ＳＴ３５０）。例えば制御回路３３は、必要な最小限の回路を除いて電源供給を遮断することにより、マスタ通信回路３１の消費電流が最小となるようにする。

マスタ間欠動作状態レジスタ及びマスタ休止状態設定レジスタの何れも休止状態に設定されていない場合、制御回路３３は、通信データバッファメモリ３１４にマスタ側送信データが保持されているか否か、並びに、スレーブ休止状態設定レジスタが休止状態に設定されているか否かを判定する（ＳＴ３１０〜ＳＴ３２０）。
通信データバッファメモリ３１４にマスタ側送信データが保持されており、かつ、スレーブ休止状態設定レジスタが休止状態に設定されている場合、制御回路３３は、マスタ側送信データに応じた無線信号を送信回路３１１から送信する処理（ＳＴ３３０）、及び、受信回路３１２において第１スレーブ装置１０からの無線信号の受信を待ち受ける処理（ＳＴ３４０）を行う。
一方、通信データバッファメモリ３１４にマスタ側送信データが保持されていない場合、又は、スレーブ休止状態設定レジスタが休止状態に設定されていない場合、制御回路３３は送信処理を行わず、受信回路３１２において第１スレーブ装置１０からの無線信号の受信を待ち受ける（ＳＴ３４０）。

図８は、単位通信期間ごとに反復されるスレーブ通信回路３２の通信処理について説明するためのフローチャートである。
制御回路３３は、スレーブ休止状態設定レジスタが休止状態に設定されているか否か、通信データバッファメモリ３２４にスレーブ側送信データが保持されているか否か、並びに、マスタ間欠動作状態レジスタ又はマスタ休止状態設定レジスタにおいて休止状態となることが設定されているか否かをそれぞれ判定する（ＳＴ４００，ＳＴ４１０，ＳＴ４２０）。
スレーブ休止状態設定レジスタが休止状態に設定されておらず、通信データバッファメモリ３２４にスレーブ側送信データが保持されており、かつ、マスタ間欠動作状態レジスタ又はマスタ休止状態設定レジスタにおいて休止状態となることが設定されている場合、制御回路３３は、第２マスタ装置２０から受信した第２ビーコンに応じて、スレーブ側送信データに応じた無線信号を送信回路３２１から送信する処理（ＳＴ４３０）、及び、受信回路３２２において第２マスタ装置２０からの無線信号の受信を待ち受ける処理（ＳＴ４４０）を行う。
スレーブ休止状態設定レジスタが休止状態に設定されている場合、通信データバッファメモリ３２４にスレーブ側送信データが保持されていない場合、又は、マスタ間欠動作状態レジスタ及びマスタ休止状態設定レジスタの何れにおいても休止状態となることが設定されていない場合、制御回路３３は送信処理を行わず、受信回路３２２において第２マスタ装置２０からの無線信号の受信を待ち受ける（ＳＴ４４０）。

以上説明したように、本実施形態に係る無線中継装置によれば、第２マスタ装置２０から第２ビーコンが送信される期間の直前の期間においてマスタ通信回路３１から第１ビーコンが送信されるため、第１ビーコンと第２ビーコンとが互いに同期し、かつ、近接したタイミングで送信される。これにより、マスタ通信回路３１及びスレーブ通信回路３２の一方が送信を行う期間において、送信を行う一方の通信回路における単位通信期間と、送信を休止する他方の通信回路における単位通信期間とがほぼ一致する。そのため、図４に示す通信動作のように、一方の通信回路の送信が、他方の通信回路における複数の単位通信期間にまたがって行われない。その結果、一方の通信回路が１つの単位通信期間で送信を行うために、他方の通信回路における複数の単位通信期間を送信休止状態にしなくてもよくなる。従って、マスタ通信回路３１及びスレーブ通信回路３２の同時送信による消費電流のピークを防止できるとともに、通信の遅延を抑制できる。

また、本実施形態に係る無線中継装置によれば、スレーブ通信回路３２による第２ビーコンの受信の直前において、マスタ通信回路３１による第１ビーコンの送信が行われる。通常、第２マスタ装置２０からのデータの送信は第２ビーコンの直後に行われており、第２ビーコンの直前（単位通信期間の終了間際）に第２マスタ装置２０からデータが送信されることは殆ど無い。そのため、第２ビーコンの受信の直前において第１ビーコンの送信を行うことにより、マスタ通信回路３１における第１ビーコンの送信時にスレーブ通信回路３２におけるデータの受信動作が生じないため、第１ビーコンの送信時における消費電流のピークを抑制することができる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
本実施形態に係る無線中継装置では、第２マスタ装置２０の間欠動作に合わせてスレーブ通信回路３２の送受信の間欠動作が行われる。本実施形態に係る無線中継装置の構成と動作は、既に説明した図２に示す無線中継装置とほぼ同様であるため、以下では相違点を中心に説明する。

図９は、本実施形態に係る無線中継装置における無線中継装置の間欠動作の設定処理を説明するためのフローチャートである。この間欠動作の設定処理は、図５に示すフローチャートにおけるステップＳＴ１３０の処理に対応する。

制御回路３３は、スレーブ通信回路３２において受信された第２ビーコンに含まれる第２マスタ装置２０の間欠動作に関する情報（間欠動作情報）に基づいて、第２マスタ装置２０が間欠動作をしているか否か判定する（ＳＴ５００）。

第２マスタ装置２０が間欠動作をしている場合、制御回路３３は、間欠動作情報が示すタイミングに合わせてスレーブ通信回路３２の動作が間欠的に休止するとともに、間欠動作情報が示すタイミングと異なるタイミングでマスタ通信回路３１の動作が間欠的に休止するように、次の単位通信期間におけるマスタ通信回路３１及びスレーブ通信回路３２の間欠動作の状態を設定する（ＳＴ５１０）。
例えば、制御回路３３は、第２ビーコンに含まれる第２マスタ装置２０の間欠動作情報に基づいて、次回の単位通信期間における第２マスタ装置２０の状態（起動状態／休止状態）を判定し、その判定結果を示す設定値を所定のレジスタ（スレーブ間欠動作状態レジスタ）に書き込む。制御回路３３は、スレーブ間欠動作状態レジスタにおいて第２マスタ装置２０の休止状態が設定されている場合、スレーブ通信回路３２を休止状態に設定する。例えば制御回路３３は、必要な最小限の回路を除いて電源供給を遮断することにより、スレーブ通信回路３２の消費電流が最小となるようにする。
また、制御回路３３は、第２ビーコンに含まれる第２マスタ装置２０の間欠動作情報に基づいて、第２マスタ装置２０の間欠動作の周期と同じ周期で位相が異なるようにマスタ通信回路３１の間欠動作のパターンを決定する。そして制御回路３３は、この決定したパターンから次回の単位通信期間における第２マスタ装置２０の状態（起動状態／休止状態）を判定し、その判定結果を示す設定値をマスタ間欠動作状態レジスタに書き込む。制御回路３３は、マスタ間欠動作状態レジスタにおいて休止状態が設定されている場合、マスタ通信回路３１を休止状態に設定する。

第２マスタ装置２０が間欠動作をしていない場合、制御回路３３は、マスタ通信回路３１について単独に間欠動作の設定を行う（ＳＴ５２０）。この設定処理は、既に説明したステップＳＴ１３０（図５）と同じである。

図１０は、第２の実施形態に係る無線中継装置の通信動作を説明するための図である。図１０の例において、第２マスタ装置２０は、休止状態になる２つ単位通信期間と、起動状態になる１つの単位通信期間とを交互に繰り返しており、スレーブ通信回路３２もこれと同じタイミングで休止状態と起動状態を繰り返す。他方、マスタ通信回路３１も第２マスタ装置２０と同じパターンで間欠動作を繰り返しているが、第２マスタ装置２０と比べて繰り返しパターンの位相がずれている。すなわち、マスタ通信回路３１は、第２マスタ装置２０及びスレーブ通信回路３２が起動状態となる単位通信期間に対して２つ単位通信期間だけ遅れてから起動状態となる。これにより、スレーブ通信回路３２が起動状態のときはマスタ通信回路３１が休止状態となり、マスタ通信回路３１が起動状態のときはスレーブ通信回路３２が休止状態となっている。

以上説明したように、本実施形態に係る無線中継装置によれば、第２マスタ装置２０の間欠動作に合わせてスレーブ通信回路３２の通信動作が間欠的に休止するとともに、スレーブ通信回路３２の休止のタイミングとは異なるタイミングでマスタ通信回路３１の通信動作が間欠的に休止する。マスタ通信回路３１の送信又は受信は、スレーブ通信回路３２の動作休止期間に行われ、スレーブ通信回路３２の送信は、マスタ通信回路３１の動作休止期間に行われる。これにより、第２マスタ装置２０が休止状態のときにスレーブ通信回路３２の受信動作が停止されるため、消費電流を削減できる。また、マスタ通信回路３１及びスレーブ通信回路３２の一方の動作休止期間を有効に利用して他方の送信動作が行われるため、通信の遅延をより効果的に抑制できる。

本発明は上述した実施形態には限定されない。
すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。

例えば、上述した実施形態に係る無線中継装置では、マスタ通信回路３１において間欠動作が行われているが、本発明はこの例に限定されない。本発明の他の実施形態では、マスタ通信回路３１が常時受信状態を維持してもよい。この場合、例えば図１１において示すように、スレーブ通信回路３２が送信（ＴＸ１１，ＴＸ１２）を行う単位通信期間（ＢＣ２２〜ＢＣ２３）に限ってマスタ通信回路３１が休止状態（ＩＭ１１）となるように、制御回路３３がマスタ通信回路３１を制御してもよい。

上述した実施形態に係る無線中継装置では、第２マスタ装置２０からスレーブ通信回路３２へ第２ビーコンが送信される期間の直前の期間においてマスタ通信回路３１が第１ビーコンを送信しているが、本発明の他の実施形態では、第２ビーコンが送信される期間の直後の期間においてマスタ通信回路３１が第１ビーコンを送信してもよい。

本発明の一実施形態に係る無線中継装置は、マスタ通信回路３１から第１スレーブ装置１０へ送信する第１ビーコンの中に、第１スレーブ装置１０がスリープ状態から復帰して受信することが規定されているＤＴＩＭ（ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｔｒａｆｆｉｃ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｓｓａｇｅ）を含むようにしてもよい。この場合、無線中継装置は、ＤＴＩＭとしての第１ビーコンの送信間隔を、送信データの有無に応じて変化させてもよい。
具体的には、制御回路３３は、第２マスタ装置２０への送信待ちのデータ（スレーブ側送信データ）がスレーブ通信回路３２の通信データバッファメモリ３２４に保持されている場合に、マスタ通信回路３１における第１ビーコンの送信間隔を長くし、スレーブ側送信データがスレーブ通信回路２の通信データバッファメモリ３２４に保持されていない場合、当該送信間隔を短くする。
これにより、スレーブ側送信データがスレーブ通信回路３２に保持されている場合に、ＤＴＩＭとしての第１ビーコンの送信間隔が長くなるため、スレーブ通信回路３２の送信が完了する前に、第1スレーブ装置１０からマスタ通信回路３１にデータが送信される可能性が低くなる。よって、マスタ通信回路３１とスレーブ通信回路３２が同時に動作する可能性が低くなり、消費電流のピークを抑えることができる。

１…第１無線ネットワーク、２…第２無線ネットワーク、１０…第１スレーブ装置、２０…第２マスタ装置、３０…無線中継装置、３１…マスタ通信回路、３１１…送信回路、３１２…受信回路、３１３…通信データ処理回路、３１４…通信データバッファメモリ、３２…スレーブ通信回路、３２１…送信回路、３２２…受信回路、３２３…通信データ処理回路、３２４…通信データバッファメモリ、３３…制御回路、３４…電池。

Claims (5)

1. 第１マスタ装置の送信及び受信のタイミングに関する情報を含んだ第１ビーコンを前記第１マスタ装置から第１スレーブ装置へ繰り返し送信するように構成された第１無線ネットワークと、第２マスタ装置の送信及び受信のタイミングに関する情報を含んだ第２ビーコンを前記第２マスタ装置から第２スレーブ装置へ繰り返し送信するように構成された第２無線ネットワークとの間の通信を中継する無線中継装置であって、
   前記第１無線ネットワークの前記第１マスタ装置として通信を行うマスタ通信回路と、
   前記第２無線ネットワークの前記第２スレーブ装置として通信を行うスレーブ通信回路と、
   前記スレーブ通信回路において前記第２ビーコンが受信された場合、前記第２マスタ装置による前記第２ビーコンの送信タイミングの情報を当該受信された第２ビーコンから取得し、当該取得した送信タイミングの情報に基づいて、前記第２マスタ装置から前記第２ビーコンが送信される期間の直前に前記マスタ通信回路から前記第１ビーコンを送信する制御回路とを有し、
   前記制御回路は、前記マスタ通信回路及び前記スレーブ通信回路の一方が送信を行う期間において他方の送信動作を休止する、
   無線中継装置。
2. 前記制御回路は、前記第２マスタ装置へ送信すべきスレーブ側送信データを前記スレーブ通信回路が保持している場合、前記マスタ通信回路における送受信の動作を一時的に休止するマスタ通信休止状態へ移行することを通知する前記第１ビーコンを前記マスタ通信回路から送信し、前記マスタ通信回路が前記マスタ通信休止状態にあるとき、前記スレーブ側送信データに応じた無線信号を前記スレーブ通信回路から前記第２マスタ装置へ送信する、
   請求項１に記載の無線中継装置。
3. 前記制御回路は、前記第１スレーブ装置へ送信すべきマスタ側送信データを前記マスタ通信回路が保持している場合、前記スレーブ通信回路からの無線信号の送信を一時的に休止するスレーブ送信休止状態へ移行し、前記スレーブ通信回路が前記スレーブ送信休止状態にあるとき、前記マスタ側送信データに応じた無線信号を前記マスタ通信回路から前記第１スレーブ装置へ送信する、
   請求項１又は請求項２に記載の無線中継装置。
4. 前記制御回路は、
   前記スレーブ通信回路において受信された前記第２ビーコンに前記第２マスタ装置の通信動作を間欠的に休止するタイミングを示す間欠動作情報が含まれている場合、当該間欠動作情報が示すタイミングに合わせて前記スレーブ通信回路の動作を間欠的に休止し、当該間欠動作情報が示すタイミングと異なるタイミングで前記マスタ通信回路の動作を間欠的に休止し、
   前記マスタ通信回路において送信又は受信を行う場合には、前記スレーブ通信回路の動作休止期間に行い、
   前記スレーブ通信回路において送信を行う場合には、前記マスタ通信回路の動作休止期間に行う、
   請求項１〜３のいずれかに記載の無線中継装置。
5. 前記制御回路は、前記第１スレーブ装置がスリープ状態から復帰して受信するＤＴＩＭ（ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｔｒａｆｆｉｃ ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｓｓａｇｅ）としての前記第１ビーコンの送信間隔を、前記第２マスタ装置へ送信すべきスレーブ側送信データが前記スレーブ通信回路に保持されている場合に長くし、前記スレーブ側送信データが前記スレーブ通信回路に保持されていない場合に短くする、
   請求項１〜４のいずれかに記載の無線中継装置。